KR100838669B1 - 교류 구동형 플라스마 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입(封入)된 방전 가스가 크세논 가스만이며, 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa 이하인 것을 특징으로 하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치이다.
플라스마 표시 장치, 크세논 가스, 크립톤 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스.
Description
도 1은 3전극형의 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 일반적인 구성예를 나타낸 일부 분해 사시도이다.
도 2는 실시예 1의 플라스마 표시 장치에서의 가스 전압(全壓)마다 Xe 가스 농도와 휘도(輝度) 측정 결과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1의 플라스마 표시 장치에서의 Xe 가스 분압(分壓)마다 Xe 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 구한 그래프이다.
도 4는 실시예 1의 플라스마 표시 장치에서의 가스 전압과 Xe 가스 농도와 최적 방전 전압의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2의 플라스마 표시 장치에서의 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리와 휘도 측정 결과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 3의 플라스마 표시 장치에서의 Xe 가스와 Kr 가스의 혼합 가스 중의 Kr 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 4의 플라스마 표시 장치에서의 가스 전압마다 Kr 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 4의 플라스마 표시 장치에서의 Kr 가스 분압마다 kr 가스 농 도와 휘도 측정 결과의 관계를 구한 그래프이다.
도 9는 실시예 4의 플라스마 표시 장치에서의 가스 전압과 Kr 가스 농도와 최적 방전 전압의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 5의 플라스마 표시 장치에서의 방전 가스만에 의한 발광 휘도와 발광 색도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11 (A), 11 (B) 및 11 (C)는 본 발명의 플라스마 표시 장치에 있어서, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대향하는 에지부 사이의 갭 형상을 방전 유지 전극의 폭 방향으로 굴곡된 패턴 또는 만곡(彎曲)된 패턴으로 했을 때의 한 쌍의 방전 유지 전극 2조(組)의 개략적인 부분적 평면도이다.
본 발명은 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입(封入)된 방전 가스에 특징을 가지는 교류 구동형 플라스마 표시 장치에 관한 것이다.
현재 주류인 음극선관(CRT)에 대신하는 화상 표시 장치로서, 평면형(플랫 패널 형식)의 표시 장치가 여러가지 검토되고 있다. 이와 같은 평면형의 표시 장치로서, 액정 표시 장치(LCD), 일렉트로루미네선스 표시 장치(ELD), 플라스마 표시 장치(PDP: plasma display device)를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 플라스마 표시 장치는 대화면화나 광시야각화(廣視野角化)가 비교적 용이한 것, 온도, 자기, 진동 등의 환경 요인에 대한 내성이 우수한 것, 수명이 긴 것 등의 장점을 가지며, 가정 용의 벽걸이 텔레비전 외에, 공공용의 대형 정보 단말 기기에의 적용이 기대되고 있다.
플라스마 표시 장치는 희가스로 이루어지는 방전 가스를 방전 공간 내에 봉입한 방전 셀에 전압을 인가하여, 방전 가스 중에서의 글로(glow) 방전에 따라 발생한 진공 자외선으로 방전 셀 내의 형광체층을 여기(勵起)함으로써 발광을 얻는 표시 장치이다. 즉, 개개의 방전 셀은 형광등과 유사한 원리로 구동되며, 방전 셀이 통상 수십만개의 오더로 집합하여 하나의 표시 화면이 구성되어 있다. 플라스마 표시 장치는 방전 셀에의 전압의 인가 방식에 의해 직류 구동형(DC형)과 교류 구동형(AC형)으로 대별되며, 각각 일장일단을 가진다. AC형 플라스마 표시 장치는 표시 화면 내에서 개개의 방전 셀을 구분하는 역할을 하는 격벽을, 예를 들면 스트라이프형으로 형성하면 되므로, 고정세화에 적합하다. 나아가, 방전을 위한 전극의 표면이 유전체막으로 피복되어 있으므로, 이러한 전극이 마모되기 어려워, 수명이 길다고 하는 장점을 가진다.
AC형 플라스마 표시 장치의 전형적인 구성예의 일부분의 개략적인 분해 사시도를 도 1에 나타냈다. 이 AC형 플라스마 표시 장치는 이른바 3전극형에 속하며, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 방전이 발생한다. 도 1에 나타낸 AC형 플라스마 표시 장치는 프런트 패널에 상당하는 제1 패널(10)과 리어 패널에 상당하는 제2 패널(20)이 그들의 외주부에서 접합되어 이루어진다. 제2 패널(20) 상의 형광체층(25)의 발광은, 예를 들면, 제1 패널(10)을 통해 관찰된다.
제1 패널(10)은 투명한 제1 기판(11)과, 제1 기판(11) 상에 스트라이프형으 로 형성되며, 투명 도전 재료로 이루어지는 복수의 한 쌍으로 된 방전 유지 전극(12)과, 방전 유지 전극(12)의 임피던스를 저하시키기 위해 방전 유지 전극(12) 상에 형성되며, 방전 유지 전극(12)보다 전기 저항률이 낮은 재료로 이루어지는 버스 전극(13)과, 버스 전극(13) 및 방전 유지 전극(12)을 포함하는 제1 기판(11) 상에 형성된 유전체 재료로 이루어지는 유전체막(14)과, 유전체막(14) 상에 형성된 MgO로 이루어지는 보호막(15)으로 구성되어 있다.
한편, 제2 패널(20)은 제2 기판(21)과, 제2 기판(21) 상에 스트라이프형으로 형성된 복수의 어드레스 전극(데이터 전극이라고도 함)(22)과, 어드레스 전극(22) 상을 포함하는 제2 기판(21) 상에 형성된 유전체 재료층(23)과, 유전체 재료층(23) 상이며 인접하는 어드레스 전극(22) 사이의 영역에 어드레스 전극(22)과 평행으로 연장되는 절연성의 격벽(24)과, 유전체 재료층(23) 상으로부터 격벽(24)의 측벽면 상에 걸쳐 형성된 형광체층(25)으로 구성되어 있다. 형광체층(25)은 AC형 플라스마 표시 장치에서 컬러 표시를 행하는 경우, 적색 형광체층(25R), 녹색 형광체층(25G), 및 청색 형광체층(25B)으로 구성되어 있으며, 이들 각색의 형광체층(25R, 25G, 25B)이 소정의 순서에 따라 형성되어 있다. 도 1은 일부 분해 사시도이며, 실제로는 제2 패널(20)측 격벽(24)의 정부(頂部)가 제1 패널(10)측의 보호막(15)에 맞닿아 있다. 한 쌍의 방전 유지 전극(12)과, 2개의 격벽(24) 사이에 위치하는 어드레스 전극(22)이 중복되는 영역이 방전 셀에 상당한다. 그리고, 인접하는 격벽(24)과 형광체층(25)과 보호막(15)에 의해 에워싸인 방전 공간 내에는, 방전 가스가 봉입되어 있다. 제1 패널(10)가 제2 패널(20)은 그들의 외주부에서 프 릿 유리를 사용하여 접합되어 있다.
방전 유지 전극(12)의 투영상(投影像)이 연장되는 방향과 어드레스 전극(22)의 투영상이 연장되는 방향은 직교하고 있으며, 한 쌍의 방전 유지 전극(12)과 3원색을 발광하는 형광체층(25R, 25G, 25B)의 1조가 중복되는 영역이 1화소(1픽셀)에 상당한다. 글로 방전이 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 간에서 발생하기 때문에, 이 타입의 AC형 플라스마 표시 장치는 "면(面) 방전형"이라고 칭해진다. 예를 들면, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 간에 전압을 인가하기 직전에, 예를 들면, 방전 셀의 방전 개시 전압보다 낮은 펄스 전압을 어드레스 전극(22)에 인가함으로써, 방전 셀 내에 벽 전하(壁電荷)가 축적되어(표시를 행하는 방전 셀의 선택), 외관 상의 방전 개시 전압이 저하된다. 이어서, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 개시된 방전은 방전 개시 전압보다 낮은 전압으로 유지될 수 있다. 방전 셀에서는, 방전 가스 중에서의 글로 방전에 따라 발생한 진공 자외선의 조사에 의해 여기된 형광체층이 형광체 재료의 종류에 따른 특유의 발광색을 나타낸다. 그리고, 봉입된 방전 가스의 종류에 따른 파장을 가지는 진공 자외선이 발생한다.
통상, 방전 공간 내에 봉입되어 있는 방전 가스는 네온(Ne) 가스, 헬륨(He) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스에 크세논(Xe) 가스를 4용적% 정도 혼합한 혼합 가스로 구성되어 있다. 또, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리는 100㎛ 정도, 구체적으로는, 70㎛~120㎛ 정도이다.
현재 상품화되어 있는 AC형 플라스마 표시 장치에서는, 그 휘도(輝度)가 낮 은 것이 문제로 되어 있다. 예를 들면, 42인치형의 AC형 플라스마 표시 장치의 휘도는 기껏해야 500cd/㎡ 정도이다. 나아가, 실제로 AC형 플라스마 표시 장치를 상품화하는 데 있어서는, 예를 들면, 제1 패널(10)의 외면에 전자파 차단이나 외광 반사 방지를 위한 시트(sheet)나 필름을 접합할 필요가 있어, AC형 플라스마 표시 장치에서의 실제의 표시광은 상당히 어둡게 되어 버린다.
휘도를 높게 할 목적으로 방전 공간 내에 봉입하는 방전 가스의 압력을 높게 하면, 방전 전압이 높아지거나, 방전이 불안정하게 되며, 또는 방전이 불균일하게 된다고 하는 문제가 발생한다. 또, 방전 공간 내에 봉입하는 방전 가스의 압력을 높게 하면, 방전 가스의 압력에 의해 제1 패널(10)과 제2 패널(20)이 분리되는 방향으로 힘이 가해지는 결과, 프릿 유리에 의한 제1 패널(10)과 제2 패널(20) 사이의 접합 신뢰성이 부족하게 되거나, AC형 플라스마 표시 장치에 가해지는 온도에 의해 방전 가스가 팽창하여, 제1 패널(10)과 제2 패널(20) 사이의 접합부로부터 방전 가스가 누설될 우려도 있다. 그러므로, 종래의 AC형 플라스마 표시 장치에서는, 휘도를 높게 할 목적으로 방전 공간 내에 봉입하는 방전 가스의 압력을 높게 하는 것은 곤란했다.
나아가, AC형 플라스마 표시 장치에서는, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리(d)와 방전 가스의 전압(全壓)(p)과의 적(積)(d ·p), 및 방전 개시 전압(Vbd) 사이에는 파셴(Paschen)의 법칙, 즉, 방전 개시 전압(Vbd)은 거리(d)와 가스압(p)의 적(d ·p)의 함수로 표시할 수 있다고 하는 법칙이 존재한다. 여기에서, 방전 효율을 올리기 위해, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리(d)를 좁게 하는 경우, 가스압(p)을 증대시킬 필요가 있기 때문에, 역시, AC형 플라스마 표시 장치의 신뢰성이 저하된다.
또, 이와 같은 고휘도화라고 하는 문제에 더하여, 콘트라스트의 향상이라고 하는 문제도 있다. 방전 가스의 발광에 의한 가시광 성분이 패널 상에서의 콘트라스트의 저하를 초래하는 것으로 알려져 있다. 특히, 방전 가스로서 네온(Ne) 가스를 사용한 경우, 네온 가스의 발광에 의한 가시광 성분은 오렌지색이며, 네온 가스의 농도가 높으면, AC형 플라스마 표시 장치에서의 화상 표시가 오렌지색을 주로 한 색조로 되어, 콘트라스트의 저하를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 신뢰성을 가지고, 높은 콘트라스트를 달성할 수 있고, 낮은 방전 가스압이라도 높은 휘도를 얻는 것을 가능하게 하고, 나아가, 방전 전압의 저하를 도모할 수 있어, 구동 전력, 즉, 소비 전략의 저감을 가능하게 하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치는 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 방전 가스가 크세논(Xe) 가스만(즉, 크세논 가스 100용적%)이며, 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa 이하인 것을 특징으로 한다. 그리고, 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa를 초과하면, 방전 가스의 압력에 의해 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서의 프릿 실(frit seal)에 기인 한 신뢰성의 저하를 초래하는 일이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 장치는 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 방전 가스가 크립톤(Kr) 가스만(즉, 크립톤 가스 100용적%)이며, 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa 이하인 것을 특징으로 한다. 그리고, 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa를 초과하면, 방전 가스의 압력에 의해 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서의 프릿 실에 기인한 신뢰성의 저하를 초래하는 일이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치는 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 방전 가스가 크세논(Xe) 가스 및 크립톤(Kr) 가스만을 혼합한 혼합 가스이며, 이러한 혼합 가스의 전압이 6.6 ×104Pa(500Torr) 미만인 것을 특징으로 한다. 이 경우, 이러한 혼합 가스에서의 크세논 가스/크립톤 가스의 용적 비율은 본질적으로 임의이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치는 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 방전 가스가 크세논(Xe) 가스 및 크립톤(Kr) 가스로 이루어지는 군(群)에서 선택된 최소한 1종류의 제1 가스, 및 네온(Ne) 가스, 헬륨(He) 가스 및 아르곤(Ar) 가스로 이루어지는 군에서 선택된 최소한 1종류의 제2 가스의 혼합 가스로 이루어지고, 제1 가스의 분압(分壓)이 1 ×103Pa 이상, 바람직하게는 4 ×103Pa 이상이며, 또한 제1 가스의 농도가 10용적%이상, 바람직하게는 30용적% 이상이며, 방전 가스의 전압이 6.6 ×104Pa(500Torr) 미만인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서의 제1 가스 및 제2 가스를 구성하는 가스의 조합을 이하의 표 1에 정리했지만, 케이스 1에서 케이스 21 중, 케이스 1을 선택하는 것이 실용 상 가장 바람직하다. 표 1 중, "+"의 기호는 표시된 2종류 또는 3종류의 가스를 혼합하여 사용하는 것을 의미하고, 이러한 2종류 또는 3종류의 가스를 혼합하여 사용하는 경우의 각 가스의 혼합 비율은 본질적으로 임의이다. 그리고, 혼합 가스 중에는, 예를 들면 1용적% 이하의 수소(H2) 가스 등 외의 가스가 함유되어 있어도 된다.
표 1
케이스 제1 가스 제2 가스
1 Xe Ne
2 Xe He
3 Xe Ar
4 Kr Ne
5 Kr He
6 Kr Ar
7 Xe (Ne+He)
8 Xe (Ne+Ar)
9 Xe (He+Ar)
10 Xe (Ne+He+Ar)
11 Kr (Ne+He)
12 Kr (Ne+Ar)
13 Kr (He+Ar)
14 Kr (Ne+He+Ar)
15 (Xe+Kr) Ne
16 (Xe+Kr) He
17 (Xe+Kr) Ar
18 (Xe+Kr) (Ne+He)
19 (Xe+Kr) (Ne+Ar)
20 (Xe+Kr) (He+Ar)
21 (Xe+Kr) (Ne+He+Ar)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제5 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치는 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 가스가 크세논(Xe) 가스를 함유하는 혼합 가스로 이루어지고,
크세논(Xe) 가스의 농도가 10용적% 이상, 바람직하게는 30용적% 이상, 100용적% 미만이며, 혼합 가스의 전압이 6.6 ×104Pa(500Torr) 미만인 것을 특징으로 한 다.
본 발명의 제5 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서는, 크세논(Xe) 가스의 분압이 1 ×103Pa 이상, 바람직하게는 4 ×103Pa 이상인 것이 바람직하다. 혼합 가스를 구성하는 그 밖의 가스로서, 크립톤(Kr) 가스, 네온(Ne) 가스, 헬륨(He) 가스, 또는 아르곤(Ar) 가스를 들 수 있다.
본 발명의 제1 양태 내지 제5 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치(이하, 이들을 총칭하여, 단지 "플라스마 표시 장치"라고 하는 경우가 있음)는 복수의 한 쌍으로 된 방전 유지 전극을 가지고, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이에서 방전이 발생한다. 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리는 소정의 방전 전압에서 필요한 글로 방전이 발생하는 한에 있어서 본질적으로는 임의이지만, 5 ×10-5m 미만, 바람직하게는 5.0 ×10-5m 미만, 한층 바람직하게는 2 ×10-5m 이하인 것이 방전 전압의 저감이라고 하는 관점에서 바람직하다. 한 쌍의 방전 유지 전극의 한쪽을 제1 기판에 형성하고, 다른 쪽을 제2 기판에 형성하는 구성으로 할 수 있다. 그리고, 이와 같은 구성의 플라스마 표시 장치를 편의 상, 2전극형이라고 한다. 이 경우, 한쪽의 방전 유지 전극의 투영상은 제1 방향으로 연장되고, 다른 쪽의 방전 유지 전극의 투영상은 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로 연장되고, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대면하듯이 대향하여 배치되어 있다. 또한 한 쌍의 방전 유지 전극을 제1 기판에 형성하고, 이른바 어드레스 전극을 제2 기판에 형성하는 구성으로 할 수도 있다. 그리고, 이와 같은 구성의 플라스마 표시 장치를 편의 상, 3전극형이라고 한다. 이 경우, 한 쌍의 방전 유지 전극의 투영상은 서로 평행으로 제1 방향으로 연장되고, 어드레스 전극의 투영상은 제2 방향으로 연장되어, 한 쌍의 방전 유지 전극과 어드레스 전극이 대면하듯이 대향하여 배치되어 있는 구성으로 할 수 있지만, 이러한 구성에 한정되지는 않는다. 이들의 경우, 제1 방향과 제2 방향은 플라스마 표시 장치 구조의 간단화의 관점에서, 직교하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 한 쌍의 방전 유지 전극 및 어드레스 전극을 제1 기판에 형성하는 구성으로 할 수도 있다.
본 발명의 제1 양태 내지 제5 양태에 관한 플라스마 표시 장치에서는, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대향하는 에지부 사이의 갭 형상을 직선형으로 해도 되고, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대향하는 에지부 사이의 갭 형상을 방전 유지 전극의 폭 방향으로 굴곡된 패턴 또는 만곡된 패턴으로 할 수도 있고, 이에 따라, 방전에 기여하는 방전 유지 전극 부분의 면적 증가를 도모할 수 있다.
3전극형의 플라스마 표시 장치를 예로 들어, 이하, 본 발명의 플라스마 표시 장치를 설명하지만, 2전극형의 플라스마 표시 장치에 있어서는, 필요에 따라, 이하의 설명에서의 "어드레스 전극"을 "다른 쪽의 방전 유지 전극"으로 적용하면 된다.
방전 유지 전극을 구성하는 도전성 재료는 플라스마 표시 장치가 투과형인지, 반사형인지에 따라 상이하다. 투과형의 플라스마 표시 장치에서는, 형광체층의 발광은 제2 기판을 통해 관찰되므로, 방전 유지 전극을 구성하는 도전성 재료에 관해 투명/불투명의 구별은 문제되지 않지만, 어드레스 전극을 제2 기판 상에 형성하므로, 어드레스 전극은 투명일 필요가 있다. 한편, 반사형의 플라스마 표시 장치에서는, 형광체층의 발광은 제1 기판을 통해 관찰되므로, 어드레스 전극을 구성하는 도전성 재료에 관해 투명/불투명의 구별은 문제되지 않지만, 방전 유지 전극을 구성하는 도전성 재료는 투명일 필요가 있다. 그리고, 여기에서 설명하는 "투명/불투명이란" 형광체 재료에 고유의 발광 파장(가시광역(可視光域))에서의 도전성 재료의 광 투과성에 따른다. 즉, 형광체층으로부터 사출되는 광에 대하여 투명이면, 방전 유지 전극이나 어드레스 전극을 구성하는 도전성 재료는 투명이라고 할 수 있다. 불투명의 도전성 재료로서, Ni, Al, Au, Ag, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba, LaB6, Ca0.2La0.8CrO3 등의 재료를 단독 또는 적당히 조합하여 사용할 수 있다. 투명한 도전성 재료로서, ITO(인듐 ·주석 산화물)이나 SnO2를 들 수 있다. 방전 유지 전극이나 어드레스 전극은 스퍼터법이나, 증착법, 스크린 인쇄법, 샌드 블라스트법, 도금법, 리프트오프(lift-off)법 등에 의해 형성할 수 있다.
방전 유지 전극에 더하여, 방전 유지 전극 전체의 임피던스를 저하시키기 위해, 방전 유지 전극에 접하여 방전 유지 전극보다 전기 저항률이 낮은 재료로 이루어지는 버스 전극이 형성되어 있는 구성으로 할 수도 있다. 버스 전극은, 전형적으로는, 금속 재료, 예를 들면, Ag, Au, Al, Ni, Cu, Mo, Cr, Cr/Cu/Cr 적층막으로 구성할 수 있다. 이러한 금속 재료로 이루어지는 버스 전극은 반사형의 플라스마 표시 장치에서는, 형광체층으로부터 방사되어 제1 기판을 통과하는 가시광의 투과광량을 저감시켜, 표시 화면의 휘도를 저하시키는 요인이 될 수 있으므로, 방전 유지 전극 전체에 요구되는 전기 저항치가 얻어지는 범위 내에서 될 수 있는 한 가늘게 형성하는 것이 바람직하다. 버스 전극은 스퍼터법이나, 증착법, 스크린 인쇄법, 샌드 블라스트법, 도금법, 리프트오프법 등에 의해 형성할 수 있다.
방전 유지 전극의 표면에는, 예를 들면, 전자 빔 증착법이나 스퍼터법, 증착법, 스크린 인쇄법 등에 따라, 유전체막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 유전체막을 형성함으로써, 이온이나 전자와 방전 유지 전극과의 직접 접촉을 방지할 수 있는 결과, 방전 유지 전극의 마모를 방지할 수 있다. 유전체막은 벽 전하를 축적하는 기능, 과잉의 방전 전류를 제한하는 저항체로서의 기능, 방전 상태를 유지하는 메모리 기능을 가진다. 유전체막은 전형적으로는, 저융점 유리 또는 산화 규소로 구성할 수 있지만, 그 밖의 유전체 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
유전체막의 위에, 보호막을 형성하는 것이 한층 바람직하다. 보호막을 형성함으로써, 이온이나 전자와 방전 유지 전극과의 직접 접촉을 방지할 수 있는 결과, 방전 유지 전극의 마모를 방지할 수 있다. 보호막은 방전에 필요한 2차 전자를 방출하는 기능도 가진다. 보호막을 구성하는 재료로서, 산화 마그네슘(MgO), 불화 마그네슘(MgF2), 불화 칼슘(CaF2)을 예시할 수 있다. 그 중에서도 산화 마그네슘은 2차 전자 방출비가 높은 데다, 스퍼터링율이 낮고, 형광체층의 발광 파장에서의 광 투과율이 높고, 방전 개시 전압이 낮은 등의 특색을 가지는 바람직한 재료이다. 그리고, 보호막을 이들 재료로 이루어지는 군에서 선택된 최소한 2종류의 재료로 구성된 적층막 구조로 해도 된다.
본 발명의 플라스마 표시 장치에서, 제1 패널을 구성하는 제1 기판 및 제2 패널을 구성하는 제2 기판의 구성 재료로서, 고왜곡점 유리, 소다 유리(Na2O ·CaO ·SiO2), 붕규산 유리(Na2O ·B2O3 ·SiO2), 포스터라이트(2MgO ·SiO2), 납 유리(Na2O ·PbO ·SiO2)를 예시할 수 있다. 제1 기판과 제2 기판의 구성 재료는 동일해도 상이해도 된다.
형광체층은, 예를 들면, 적색을 발광하는 형광체 재료, 녹색을 발광하는 형광체 재료 및 청색을 발광하는 형광체 재료로 이루어지는 군에서 선택된 형광체 재료로 구성되며, 어드레스 전극의 상방에 형성되어 있다. 플라스마 표시 장치가 컬러 표시인 경우, 구체적으로는, 예를 들면, 적색을 발광하는 형광체 재료로 구성된 형광체층(적색 형광체층)이 어드레스 전극의 상방에 형성되고, 녹색을 발광하는 형광체 재료로 구성된 형광체층(녹색 형광체층)이 다른 어드레스 전극의 상방에 형성되고, 청색을 발광하는 형광체 재료로 구성된 형광체층(청색 형광체층)이 또 다른 어드레스 전극의 상방에 형성되어 있으며, 이들 3원색을 발광하는 형광체층이 1조로 되어, 소정의 순서에 따라 형성되어 있다. 그리고, 한 쌍의 방전 유지 전극과 이들 3원색을 발광하는 1조의 형광체층이 중복되는 영역이 1화소에 상당한다. 적색 형광체층, 녹색 형광체층 및 청색 형광체층은 스트라이프형으로 형성되어 있어도 되며, 격자형으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 방전 유지 전극과 어드레스 전극이 중복되는 영역에만 형광체층을 형성해도 된다.
형광체층을 구성하는 형광체 재료로서는, 종래 공지의 형광체 재료 중에서 양자 효율이 높고, 진공 자외선에 대한 포화가 적은 형광체 재료를 적당히 선택하여 사용할 수 있다. 컬러 표시를 상정한 경우, 색 순도가 NTSC에서 규정되는 3원색 에 가깝고, 3원색을 혼합했을 때의 백 밸런스(white balance)를 취할 수 있고, 잔광 시간이 짧고, 3원색의 잔광 시간이 거의 동일하게 되는 형광체 재료를 조합하는 것이 바람직하다. 진공 자외선의 조사에 의해 적색으로 발광하는 형광체 재료로서, (Y2O3 : Eu), (YBO3Eu), (YVO4 : Eu), (Y0.96P0.60
V0.40O4 : Eu0.04), [(Y, Gd) BO3 : Eu], (GdBO3 : Eu), (ScBO3 : Eu), (3.5MgO ·0.5MgF2 ·GeO2 : Mn)을 예시할 수 있다. 진공 자외선의 조사에 의해 녹색으로 발광하는 형광체 재료로서, (ZnSiO2 : Mn), (BaAl12O19 : Mn), (BaMg2Al16O27 : Mn), (MgGa
2O4 : Mn), (YBO3 : Tb), (LuBO3 : Tb), (Sr4Si3O8Cl4 : Eu)를 예시할 수 있다. 진공 자외선의 조사에 의해 청색으로 발광하는 형광체 재료로서, (Y2SiO5 : Ce), (CaWO4 : Pb), CaWO4, YP0.85V0.15O4, (BaMgAl14O23 : Eu), (Sr2P2O7 : Sn)을 예시할 수 있다. 형광체층의 형성 방법으로서, 후막(厚膜) 인쇄법, 형광체 입자를 스프레이하는 방법, 형광체층의 형성 예정 부위에 미리 점착성(粘着性) 물질을 부착해 두고, 형광체 입자를 부착시키는 방법, 감광성의 형광체 페이스트(슬러리)를 사용하여, 노광 및 현상에 의해 형광체층을 패터닝하는 방법, 전면(全面)에 형광체층을 형성한 후에 불필요한 부분을 샌드 블라스트법에 의해 제거하는 방법을 들 수 있다.
그리고, 형광체층은 어드레스 전극 상에 직접 형성되어 있어도 되며, 어드레스 전극 상에서 격벽의 측벽면 상에 걸쳐 형성되어 있어도 된다. 또한, 형광체층은 어드레스 전극 상에 형성된 유전체 재료층 상에 형성되어 있어도 되며, 어드레스 전극 상에 형성된 유전체 재료층 상에서 측벽의 측벽면 상에 걸쳐 형성되어 있어도 된다. 또한, 형광체층은 격벽의 측벽면 상에만 형성되어 있어도 된다. 유전체 재료층의 구성 재료로서, 저융점 유리나 산화 규소를 들 수 있고, 스크린 인쇄법이나 스퍼터법, 진공 증착법 등에 따라 형성할 수 있다. 경우에 따라서는, 형광체층이나 격벽의 표면에, 산화 마그네슘(MgO), 불화 마스네슘(MgF2), 불화 칼슘(CaF2) 등으로 이루어지는 보호층을 형성해도 된다.
제2 기판에는, 어드레스 전극과 평행으로 연장되는 격벽(리브)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 격벽(리브)은 만(卍)자 무늬(meander) 구조를 가지고 있어도 된다. 유전체 재료층이 제2 기판 및 어드레스 전극 상에 형성되어 있는 경우에는, 격벽은 유전체 재료층 상에 형성되어 있는 경우도 있다. 격벽의 구성 재료로서, 종래 공지의 절연 재료를 사용할 수 있고, 예를 들면 널리 사용되고 있는 저융점 유리에 알루미나 등의 금속 산화물을 혼합한 재료를 사용할 수 있다. 격벽의 형성 방법으로서, 스크린 인쇄법, 샌드 블라스트 형성법, 드라이 필름법, 감광법을 예시할 수 있다. 여기에서, 스크린 인쇄법이란 격벽을 형성해야 할 부분에 대응하는 스크린의 부분에 개구부가 형성되어 있으며, 스크린 상의 격벽 형성용 재료를 스퀴즈를 사용하여 개구부를 통과시켜, 제2 기판 상 또는 유전체 재료층 상(이하, 이들을 총칭하여 "제2 기판 등 상"이라고 함)에 격벽 형성용 재료층을 형성한 후, 이러한 격벽 형성용 재료층을 소성하는 방법이다. 드라이 필름법이란 제2 기판 등 상에 감광성 필름을 적층하고, 노광 및 현상에 의해 격벽 형성 예정 부위의 감 광성 필름을 제거하고, 제거에 의해 생긴 개구부에 격벽 형성용의 재료를 매입(埋入)하여 소성하는 방법이다. 감광성 필름은 소성에 의해 연소, 제거되고, 개구부에 매입된 격벽 형성용의 재료가 남아 격벽이 된다. 감광법이란 제2 기판 등 상에 감광성을 가지는 격벽 형성용의 재료층을 형성하고, 노광 및 현상에 의해 이 재료층을 패터닝한 후, 소성을 행하는 방법이다. 샌드 블라스트 형성법이란, 예를 들면, 스크린 인쇄나 롤 코터(roll coater), 독터 블레이드(doctor blade), 노즐 토출식 코터 등을 사용하여 격벽 형성용 재료층을 제2 기판 등 상에 형성하여, 건조시킨 후, 격벽을 형성해야 할 격벽 형성용 재료층의 부분을 마스크층으로 피복하고, 이어서, 노출된 격벽 형성용 재료층의 부분을 샌드 블라스트법에 의해 제거하는 방법이다. 그리고, 격벽을 검게 함으로써, 이른바 블랙 매트릭스를 형성하여, 표시 화면의 고(高)콘트라스트화를 도모할 수 있다. 격벽을 검게 하는 방법으로서, 흑색으로 착색된 컬러 레지스트 재료를 사용하여 격벽을 형성하는 방법을 예시할 수 있다.
제2 기판 상에 형성된 한 쌍의 격벽과, 한 쌍의 격벽에 의해 에워싸인 영역 내를 차지하는 방전 유지 전극과 어드레스 전극, 형광체층(예를 들면, 적색 형광체응, 녹색 형광체층 및 청색 형광체층 중 어느 하나의 형광체층)에 의해 하나의 방전 셀이 구성된다. 그리고, 이러한 방전 셀 내, 보다 구체적으로는, 격벽에 의해 에워싸인 방전 공간 내에 방전 가스가 봉입되어 있으며, 형광체층은 방전 공간 내의 방전 가스 중에서 발생한 교류 글로 방전에 따라 발생한 진공 자외선에 조사되어 발광된다.
본 발명의 제1 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서는, 크세논(Xe) 가스만으로 구성된 방전 가스를 사용하고, 본 발명의 제2 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서는, 크립톤(Kr) 가스만으로 구성된 방전 가스를 사용하고, 본 발명의 제3 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서는, 크세논(Xe) 가스 및 크립톤(Kr) 가스만을 혼합한 혼합 가스로 구성된 방전 가스를 사용하므로, 발광에 기여하는 크세논 가스 또는 크립톤 가스의 압력을 종래의 교류 구동형 플라스마 표시 장치와 비교하여 상대적으로 현격하게 높게 할 수 있다. 그러므로, 발광 효율이 향상되어, 방전 가스의 전압을 낮게 억제해도 방전의 안전성을 유지할 수 있는 동시에, 방전 가스압을 고압화하는 이상의 고휘도화의 달성이 가능하게 된다.
본 발명의 제4 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서는, 제1 가스가 주로 형광체층의 발광에 기여한다. 그리고, 방전 가스를 제1 가스와 제2 가스로 이루어지는 혼합 가스로 함으로써, 페닝 효과(Penning effect)에 의해 방전 개시 전압(Vbd)을 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 가스의 분압 및 농도를 규정함으로써, 나아가, 종래보다, 예를 들면, 혼합 가스 중의 크세논(Xe) 가스의 용적 비율을 높게 함으로써, 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 휘도 증가를 도모할 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에서는, 크세논 가스가 주로 형광체층의 발광에 기여한다. 그리고, 방전 가스를 크세논 가스를 함유하는 혼합 가스로 함으로써, 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 휘도 증가를 도 모할 수 있다. 또한, 혼합 가스 중의 크세논 가스의 농도를 규정함으로써, 휘도치에 대한 방전 개시 전압(Vbd)을 저하시키고, 나아가서는, 발광 효율을 높일 수 있다.
그런데, 플라스마 표시 장치에서는, 앞서 설명한 바와 같이, 파셴의 법칙, 즉, 방전 개시 전압(Vbd)은 거리(d)와 가스압(p)의 적(d ·p)의 함수로 표시할 수 있다고 하는 법칙이 존재한다. 본 발명의 플라스마 표시 장치에서, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리(d)를 5 ×10-5m 미만, 바람직하게는 5.0 ×10-5m, 한층 바람직하게는 2 ×10-5m 이하로 함으로써, 방전 개시 전압(Vbd)을 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 발광에 기여하는 가스(크세논 가스나 크립톤 가스 또는 제1 가스)의 압력 또는 분압을 한층 높게 할 수 있어, 한층 플라스마 표시 장치의 휘도 증가를 도모할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 실시예에 따라 본 발명을 설명한다.
도 1에 나타낸 구조를 가지는 3전극형의 플라스마 표시 장치를 이하에 설명하는 방법으로 제작했다. 그리고, 이하에 설명하는 플라스마 표시 장치는 각종 시험용의 플라스마 표시 장치이며, 실제의 양산 베이스의 플라스마 표시 장치와는 상이하다. 따라서, 휘도 측정 결과의 값의 평가도 절대적인 평가가 아니라, 상대적인 평가이다.
제1 패널(10)을 다음의 방법으로 제작했다. 먼저, 고왜곡점 유리나 소다 유 리로 이루어지는 제1 기판(11)의 전면(全面)에, 예를 들면, 스퍼터링법에 의해 ITO층을 형성하고, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의해 ITO층을 스트라이프형으로 패터닝함으로써, 한 쌍의 방전 유지 전극(12)을 복수 형성했다. 방전 유지 전극(12)은 제1 방향으로 연장되어 있다. 다음에, 전면에, 예를 들면 증착법에 의해 알루미늄막을 형성하고, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의해 알루미늄막을 패터닝함으로써, 각 방전 유지 전극(12)의 에지부에 따라 버스 전극(13)을 형성했다. 그 후, 전면에, 예를 들면 두께 3㎛의 산화 규소(SiO2)로 이루어지는 유전체막(14)을 형성하고, 그 위에 전자 빔 증착법에 의해 두께 0.6㎛의 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호막(15)을 형성했다. 이상의 공정에 의해 제1 패널(10)을 완성할 수 있다.
제2 패널(20)을 다음의 방법으로 제작했다. 먼저, 고왜곡점 유리나 소다 유리로 이루어지는 제2 기판(21) 상에, 예를 들면 스크린 인쇄법에 의해 은 페이스트를 스트라이프형으로 인쇄하고, 소성함으로써, 어드레스 전극(22)을 형성했다. 어드레스 전극(22)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되어 있다. 다음에, 스크린 인쇄법에 의해 전면에 저융점 유리 페이스트층을 형성하고, 이 저융점 유리 페이스트층을 소성함으로써 유전체 재료층(23)을 형성했다. 그 후, 인접하는 어드레스 전극(22) 사이의 영역 상방의 유전체 재료층(23) 상에, 예를 들면 스크린 인쇄법에 의해 저융점 유리 페이스트를 인쇄하고, 소성함으로써, 격벽(24)을 형성했다. 그리고, 격벽의 평균 높이를 130㎛로 했다. 다음에, 3원색의 형광체 슬러리를 차례로 인쇄하고, 소성함으로써, 격벽(24) 사이의 유전체 재료층(23) 상에서 격벽(24)의 측벽면 상에 걸쳐, 형광체층(25R, 25G, 25B)을 형성했다. 이상의 공정에 의해 제2 패널(20)을 완성할 수 있다.
다음에, 플라스마 표시 장치의 조립을 행하였다. 즉, 먼저, 예를 들면 스크린 인쇄에 의해, 제2 패널(20)의 주변부에 프릿 유리로 이루어지는 실층(seal layer)을 형성했다. 다음에, 제1 패널(10)과 제2 패널(20)을 접착하고, 소성하여 실층을 경화시켰다. 그 후, 제1 패널(10)과 제2 패널(20) 사이에 형성된 공간을 배기한 후, 방전 가스를 봉입하여, 이러한 공간을 밀봉하고, 플라스마 표시 장치를 완성시켰다.
그리고, 시험을 위해, 방전 유지 전극(12)의 폭을 0.2mm, 두께를 약 0.3㎛로 했다. 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리(d)를 10㎛, 20㎛, 40㎛, 70㎛로 한 시험용 플라스마 표시 장치를 제작했다.
이러한 구성을 가지는 플라스마 표시 장치의 교류 글로 방전 동작의 일례를 설명한다. 먼저, 예를 들면, 모든 한쪽의 방전 유지 전극(12)에 방전 개시 전압(Vbd)보다 높은 펄스 전압을 단시간 인가한다. 이에 따라 글로 방전이 발생하고, 한쪽의 방전 유지 전극 근방의 유전체막(14)의 표면에 유전 분극에 기인하여 벽 전하가 발생하고, 벽 전하가 축적되어 외관 상의 방전 개시 전압이 저하된다. 그후, 어드레스 전극(22)에 전압을 인가하면서, 표시를 하지 않게 하는 방전 셀에 포함되는 한쪽의 방전 유지 전극(12)에 전압을 인가함으로써, 어드레스 전극(22)과 한쪽의 방전 유지 전극(12) 사이에 글로 방전을 발생하게 하여, 축적된 벽 전하를 소거한다. 이 소거 방전을 각 어드레스 전극(22)에서 차례로 실행한다. 한편, 표시를 하게 하는 방전 셀에 포함되는 한쪽의 방전 유지 전극에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 따라, 벽 전하의 축적을 유지한다. 그후, 모든 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 간에 소정의 펄스 전압을 인가함으로써, 벽 전하가 축적되어 있던 셀에서는 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 글로 방전이 개시되고, 방전 셀에서는, 방전 공간 내에서의 방전 가스 중에서의 글로 방전에 따라 발생한 진공 자외선의 조사에 의해 여기된 형광체층이 형광체 재료의 종류에 따른 특유의 발광색을 나타낸다. 그리고, 한쪽의 방전 유진 전극과 다른 쪽의 방전 유지 전극에 인가되는 방전 유지 전압의 위상은 반주기 어긋나 있으며, 방전 유지 전극의 극성은 교류의 주파수에 따라 반전된다.
실시예 1
실시예 1은 제1 양태, 제4 양태 및 제5 양태에 관한 플라스마 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 1에서는, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리를 20㎛ 일정(一定)하게 한 시험용의 플라스마 표시 장치를 사용했다. 제1 가스를 크세논(Xe) 가스, 제2 가스를 네온(Ne) 가스로 한 혼합 가스를 사용했다. 그리고, Xe 가스의 농도를 4용적%에서 100용적%까지 바꾸고, 나아가, 혼합 가스의 전압을 5 ×103Pa(도 2 및 도 4 중 백(白) 4각으로 나타냄), 1 ×104Pa(도 2 및 도 4 중 백 3각으로 나타냄), 3 ×104Pa(도 2 및 도 4 중 흑(黑) 동그라미로 나타냄), 6.6 ×104Pa(도 2 및 도 4 중 백 동그라미로 나타냄)로 한 시험용 플라스마 표시 장치를 사용하여, 플라스마 표시 장치의 휘도를 측정했다. 그리고, 인가 전압은 각각의 전압에 따른 최적 방전 전압으로 하고, 그 최적 방전 전압을 도 4에 나타냈다. 도면에서는, 압력을 "kPa" 단위로 표시했다. 또, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리를 도면 중 "방전 GAP"으로 표기했다.
얻어진 각 플라스마 표시 장치의 휘도 측정 결과를 도 2 및 도 3에 나타냈다. 여기에서, 도 2는 가스 전압마다의 Xe 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 나타낸 그래프이다. 또, 도 3은 도 2에 나타낸 데이터에 따라, Xe 가스 분압마다 Xe 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 구한 그래프이다. 도 2에서 명백한 바와 같이, Xe 가스의 농도가 높을수록 고휘도로 되는 것을 알 수 있다. 또, 도 3에서 명백한 바와 같이, Xe 가스의 분압이 높을수록 고휘도로 되는 것을 알 수 있다. 특히, Xe 가스 농도가 30용적% 이상인 경우, 고휘도를 달성할 수 있고, 나아가, Xe 가스의 농도가 증가하는 데 따라, 휘도의 값은 높아진다. 이 때, Xe 가스의 분압은 1 ×103Pa 이상일 필요가 있다. 그리고, 이 이하의 가스압으로 한 경우, 파셴의 법칙 때문에 방전 개시 전압이 매우 높아져 버린다. 또, 도 2 및 도 4에서도 명백한 바와 같이, 혼합 가스의 전압이 6.6 ×104Pa 미만이면, 방전 전압이 200볼트 정도 이하로 억제되는 데다, 고휘도를 달성할 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, Xe 가스 농도가 100용적%인 경우, 즉, 방전 가스가 크세논 가스만인 경우, 크세논 가스의 압력이 6.6 ×104Pa 이상이라도, 상당한 고휘도를 달성할 수 있어, 방전 전압의 상 승을 보충하고 남음이 있는 것이다. 이렇게 하여, 방전 가스의 전압을 낮게 할 수 있어, 예를 들면 프릿 실에 기인한 신뢰성의 저하를 초래하지 않고, 고휘도를 달성할 수 있다.
실시예 2
실시예 2에서는, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리를 10㎛, 20㎛, 40㎛, 70㎛로 한 시험용 플라스마 표시 장치를 사용했다. 그리고, Xe 가스의 압력을 1.0 ×104Pa로 하고, Xe 가스 농도를 100용적%로 한 시험용 플라스마 표시 장치를 사용하여, 플라스마 표시 장치의 휘도를 측정했다.
얻어진 각 플라스마 표시 장치의 휘도 측정 결과를 도 5에 나타냈다. 도 5에서도 명백한 바와 같이, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리가 좁아질수록, 고휘도로 되는 경향에 있는 것을 알 수 있다. 즉, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리를 5 ×10-5m 미만, 바람직하게는 5.0 ×10-5m 미만, 한층 바람직하게는 2 ×10
-5m 이하로 함으로써, 한층 높은 휘도를 얻는 것이 가능하게 되는 것을 알 수 있다.
또, 다른 방전 가스를 사용한 경우에도, 즉, 본 발명의 제2 양태 내지 제5 양태에 관한 플라스마 표시 장치에서도, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리가 좁아질수록 고휘도로 되는 경향은 동일했다.
실시예 3
실시예 3은 본 발명의 제1 양태, 제2 양태, 및 제3 양태에 관한 플라스마 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 3에서는, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리 를 20㎛ 일정하게 한 시험용 플라스마 표시 장치를 사용했다. 또, 방전 가스를 크세논 가스 및 크립톤 가스만을 혼합한 혼합 가스로 했다.
얻어진 각 플라스마 표시 장치의 휘도 측정 결과를 도 6에 나타냈다. 도 6은 크세논 가스 및 크립톤 가스만을 혼합한 혼합 가스의 전압을 1 ×104Pa(10kPa), 일정하게 하고, Kr 가스의 농도비를 0~100%까지 변경했을 때의 휘도 측정 결과이다. 도 6에서 명백한 바와 같이, Xe 가스와 Kr 가스의 혼합 가스를 방전 가스로서 사용함으로써, Xe 가스 단체(單體) 또는 Kr 가스 단체로 사용하는 이상의 휘도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 1에서 나타낸 바와 마찬가지로, Xe 가스와 Kr 가스의 혼합 가스에서도, 혼합 가스의 전압이 6.6 ×104Pa(500Torr) 미만에서 고휘도가 얻어졌다. 이에 따라, 방전 가스의 전압을 낮게 할 수 있어, 예를 들면, 프릿 실에 기인한 신뢰성의 저하를 초래하지 않고, 고휘도를 달성할 수 있다.
실시예 4
실시예 4는 본 발명의 제2 양태, 및 제4 양태에 관한 플라스마 표시 장치에 관한 것이다. 실시예 4에서는, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리를 20㎛ 일정하게 한 시험용 플라스마 표시 장치를 사용했다. 또, 제1 가스를 크립톤(Kr) 가스, 제2 가스를 네온(Ne) 가스로 한 혼합 가스를 사용했다. 그리고, Kr 가스의 농도를 4용적%로부터 100용적%까지 바꾸고, 나아가, 혼합 가스의 전압을 5 ×103Pa(도 7 및 도 9 중 백 4각으로 나타냄), 1 ×104Pa(도 7 및 도 9 중 백 3각으로 나타냄), 3 ×104Pa(도 7 및 도 9 중 흑 동그라미로 나타냄), 6.6 ×104Pa(도 7 및 도 9 중 백 동그라미로 나타냄)로 한 시험용 플라스마 표시 장치를 사용하여, 플라스마 표시 장치의 휘도를 측정했다. 그리고, 인가 전압은 각각의 전압에 따른 최적 방전 전압으로 하고, 그 최적 방전 전압을 도 9에 나타냈다.
얻어진 각 플라스마 표시 장치의 휘도 측정 결과를 도 7 및 도 8에 나타냈다. 여기에서, 도 7은 가스 전압마다의 Kr 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 나타낸 그래프이다. 또, 도 8은 도 7에 나타낸 데이터에 따라, Kr 가스 분압마다 Kr 가스 농도와 휘도 측정 결과의 관계를 구한 그래프이다. 도 7에서 명백한 바와 같이, Kr 가스의 농도가 높을수록 고휘도로 되는 것을 알 수 있다. 또, 도 8에서 명백한 바와 같이, Kr 가스의 분압이 높을수록 고휘도로 되는 것을 알 수 있다. 특히, Kr 가스 농도가 30용적% 이상인 경우, 고휘도를 달성할 수 있고, 나아가, Kr 가스의 농도가 증가하는 데 따라, 휘도의 값은 높아진다. 이 때, Kr 가스의 분압은 1 ×103Pa 이상일 필요가 있다. 그리고, 이 이하의 가스압으로 한 경우, 파셴의 법칙 때문에 방전 개시 전압이 매우 높아져 버린다. 또, 도 7 및 도 9에서도 명백한 바와 같이, 혼합 가스의 전압이 6.6 ×104Pa 미만이면, 방전 전압이 200볼트 정도 이하로 억제되는 데다, 고휘도를 달성할 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, Kr 가스 농도가 100용적%인 경우, 즉, 방전 가스가 크립톤 가스만인 경우, 크립톤 가스의 압력이 6.6 ×104Pa 이상이라도, 상당한 고휘도를 달성할 수 있어, 방전 전압의 상 승을 보충하고 남음이 있는 것이다. 이렇게 하여, 방전 가스의 전압을 낮게 할 수 있어, 예를 들면 프릿 실에 기인한 신뢰성의 저하를 초래하지 않고, 고휘도를 달성할 수 있다.
실시예 5
실시예 5에서는 형광체층을 형성하지 않은 플라스마 표시 장치를 사용해서 방전 시험을 행하여 휘도를 측정했다. 그리고, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리를 20㎛로 하고, 방전 가스를 Xe 가스 100용적%로 하고, 인가 전압을 150볼트로 하여 방전시켰다. 비교를 위해, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이의 거리를 20㎛로 하고, 방전 가스를 Xe 가스 4용적%와 Ne 가스 96용적%의 혼합 가스로 한 플라스마 표시 장치를 제작하고, 인가 전압을 150볼트로 하여 방전시켰다. 그리고, 이들 플라스마 표시 장치의 휘도를 측정했다.
형광체를 형성하고 있지 않은 플라스마 표시 장치를 사용하고 있으므로, 측정된 휘도는 방전 가스의 발광(가시광)에 의한 것이다. 도 10에 측정된 휘도와 발광색과의 관계를 표시한 색도도를 나타냈다. 일반적으로, 방전 가스의 발광은 플라스마 표시 장치의 콘트라스트를 저하시키므로, 바람직하지 않은 현상이다. 도 10에 나타낸 비교예(Xe 가스 4용적%/Ne 가스 96용적%)에서는, 방전 가스의 휘도는 24.11(1m/㎡)로 무시할 수 없는 휘도이다. 한편, 실시예 5에서는, 방전 가스는 Xe 가스 100용적%이지만, 방전 가스의 휘도는 2.93(1m/㎡)이며, 비교예의 1/8 정도이다. 따라서, 플라스마 표시 장치의 화상 표시에서의 콘트라스트를 양호한 상태로 유지할 수 있다.
나아가, 도 10의 색도도에 나타낸 바와 같이, 비교예에서의 발광색은 오렌지색이다. 이것은 오렌지색으로 발광하고 있는 Ne 가스의 주된 발광에 기인한다. 한편, 실시예 5에서는, 발광색은 청에 가까운 색이며, 방전 가스가 플라스마 표시 장치의 화상 표시에서의 색조에 주는 영향은 비교예와 비교하여 실시예 5의 쪽이 작은 것을 알 수 있다.
이상의 실시예 1 내지 실시예 5의 결과를 정리하면, 다음과 같다.
(1) 제1 가스의 분압이 높을수록, 고휘도로 되며, 특히, 제1 가스의 분압이 4 ×103Pa 이상인 경우, 고휘도를 달성할 수 있다.
(2) 제1 가스의 농도가 10용적% 이상, 특히, 30용적% 이상으로 되면, 휘도가 증가한다. 그리고, 제1 가스의 분압은 1 ×103Pa 이상으로 할 필요가 있다.
(3) 전(全)가스압을 6.6 ×104Pa 미만으로 함으로써, 충분히 구동 가능한 낮은 방전 유지 전압으로 억제할 수 있다.
(4) 방전 가스를 크세논(Xe) 가스 또는 크립톤(Kr) 가스 단독, 또는 이들만의 혼합 가스로 함으로써, 한층 휘도의 향상을 도모할 수 있다.
(5) 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리가 좁아질수록, 고휘도로 되는 경향에 있으며, 특히, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리가 5 ×10-5m 미만, 특히, 2 ×10-5m 이하이고, 나아가, 제1 가스의 농도가 10용적% 이상, 특히, 30용적% 이상으로 되면, 휘도가 현격하게 증가한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 따라 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되지는 않는다. 실시예에서 설명한 플라스마 표시 장치의 구조나 구성, 사용한 재료, 치수, 제조 방법 등을 예시이며, 적당히 변경할 수 있다. 형광체층의 발광이 제2 기판을 통해 관찰되는 투과형 플라스마 표시 장치의 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 실시예에서는, 평행으로 연장되는 한 쌍의 방전 유지 전극으로 플라스마 표시 장치를 구성했지만, 그 대신에, 한 쌍의 버스 전극이 제1 방향으로 연장되고, 한 쌍의 버스 전극 사이에서, 한 쌍의 버스 전극으로부터 한쪽의 방전 유지 전극이 다른 쪽의 버스 전극의 바로 앞까지, 제2 방향으로 연장되고, 다른 쪽의 버스 전극으로부터 다른 쪽의 방전 유지 전극이 한쪽의 버스 전극의 바로 앞까지, 제2 방향으로 연장되는 구조로 할 수도 있다. 한 쌍의 방전 유지 전극 중, 제1 방향으로 연장되는 한쪽의 방전 유지 전극을 제1 기판에 형성하고, 다른 쪽의 방전 유지 전극을 어드레스 전극과 평행으로, 격벽의 측벽 상부에 형성하는 구조로 해도 된다. 또, 본 발명의 플라스마 표시 장치를 2전극형의 플라스마 표시 장치로 해도 된다. 또한 어드레스 전극을 제1 기판에 형성해도 된다. 이와 같은 구조의 플라스마 표시 장치는, 예를 들면, 제1 방향으로 연장되는 한 쌍의 방전 유지 전극, 및 한 쌍의 방전 유지 전극의 한쪽 근방에, 한 쌍의 방전 유지 전극의 한쪽에 따라 형성된 어드레스 전극(단, 한 쌍의 방전 유지 전극의 한쪽에 따른 어드레스 전극의 길이를 방전 셀의 제1 방향에 따른 길이 이내로 함)으로 구성할 수 있다. 그리고, 방전 유지 전극과 단락(短絡)되지 않도록, 절연층을 통해 제2 방향으로 연장되는 어드레스 전극용 배선을 형성하고, 이러한 어드레스 전극용 배선과 어드레스 전극을 전기적 으로 접속하고, 또는 어드레스 전극용 배선으로부터 어드레스 전극이 연장되는 구조로 한다.
또, 실시예에 있어서는, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대향하는 에지부 사이의 갭 형상을 직선형으로 했지만, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대향하는 에지부 사이의 갭 형상을 방전 유지 전극의 폭 방향으로 굴곡된 패턴 또는 만곡된 패턴(예를 들면, "도그레그(dogleg)", "S"자의 조합이나 아크(arc)의 조합 등, 임의의 곡선의 조합)으로 할 수도 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대향하는 에지부의 길이를 길게 할 수 있어, 방전 효율의 향상을 기할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 한 쌍의 방전 유지 전극 2조의 개략적인 부분적 평면도를 도 11 (A), 11 (B) 및 11 (C)에 나타냈다.
플라스마 표시 장치의 교류 글로 방전 동작을 다음과 같이 할 수도 있다. 먼저, 전화소를 초기화하기 위해 전화소에 대하여 소거 방전을 행하고, 이어서, 방전 동작을 행한다. 방전 동작은 초기 방전에 의해 유전체층 표면에 벽 전하를 발생시키는 어드레스 기간과, 글로 방전을 유지하는 방전 유지 기간으로 나누어 행해진다. 어드레스 기간에서는, 선택된 한쪽의 방전 유지 전극과 선택된 어드레스 전극에, 방전 개시 전압(Vbd)보다 낮은 펄스 전압을 단시간 인가한다. 펄스 전압이 인가된 한쪽의 방전 유지 전극과 어드레스 전극과의 중복 영역이 표시 화소로서 선택되고, 이 중복 영역에서 유전체층의 표면에 유전 분극에 기인하여 벽 전하가 발생하여, 벽 전하가 축적된다. 계속되는 방전 유지 기간에서는, 쌍으로 된 방전 유지 전 극에 Vbd보다 낮은 방전 유지 전압(Vsus)을 인가한다. 벽 전하가 유기하는 벽 전압(Vw)과 방전 유지 전압(Vsus)과의 합이 방전 개시 전압(Vbd)보다 커지면(즉, Vw+Vsus>Vbd), 글로 방전이 개시된다. 한쪽의 방전 유지 전극과 다른 쪽의 방전 유지 전극에 인가되는 방전 유지 전압(Vsus)의 위상은 반주기 어긋나 있으며, 방전 유지 전극의 극성은 교류의 주파수에 따라 반전된다.
본 발명의 제1 양태~제3 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에 있어서는, 방전 가스를 크세논(Xe) 가스 또는 크립톤(Kr) 가스 단독으로 함으로써, 또는 방전 가스를 크세논(Xe) 가스와 크립톤(Kr) 가스만의 혼합 가스로 구성함으로써, 고휘도, 방전 전압의 저감을 도모할 수 있고, 방전 가스의 전압을 저감하는 것이 가능하게 되어, 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명의 제4 양태 또는 제5 양태에 관한 교류 구동형 플라스마 표시 장치에 있어서는, 방전 가스를 혼합 가스로 구성하고, 나아가, 오로지 발광에 기여하는 제1 가스나 크세논 가스의 분압 및 농도를 규정함으로써, 고휘도, 방전 전압의 저감을 도모할 수 있다. 제1 가스나 크세논 가스의 농도를 높게 하는 것은, 바꿔 말하면, 제2 가스나 그밖의 가스 농도를 낮게 하는 것이며, 제1 가스나 크세논 가스의 분압을 일정하게 한 경우, 방전 가스의 전압을 저감하는 것이 가능하게 되어, 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다. 또한 방전 전압을 저감할 수 있으므로, 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 구동 회로의 부담 을 적게할 뿐만 아니라, 방전의 안정성도 향상한다.
Claims (14)
- 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입(封入)된 방전 가스가 크세논 가스만이며, 상기 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa 이하인, 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 플라스마 표시 장치는 한 쌍의 방전 유지 전극을 복수 가지고, 각 쌍의 방전 유지 전극 사이에서 방전이 발생하고, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리는 5 ×10-5m 미만인, 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
- 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 방전 가스가 크립톤 가스만이며, 상기 방전 가스의 압력이 9.0 ×104Pa 이하인, 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
- 제3항에 있어서,상기 플라스마 표시 장치는 한 쌍의 방전 유지 전극을 복수 가지고, 각 쌍의 방전 유지 전극 사이에서 방전이 발생하고, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리는 5 ×10-5m 미만인, 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
- 방전이 행해지는 방전 공간 내에 봉입된 방전 가스가 크세논 가스 및 크립톤 가스만을 혼합한 혼합 가스이며, 이러한 혼합 가스의 전압(全壓)이 6.6 ×104Pa 미만인, 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
- 제5항에 있어서,상기 플라스마 표시 장치는 한 쌍의 방전 유지 전극을 복수 가지고, 각 쌍의 방전 유지 전극 사이에서 방전이 발생하고, 한 쌍의 방전 유지 전극 사이의 거리는 5 ×10-5m 미만인, 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
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